肽段反相色谱保留时间预测算法及其在蛋白质鉴定中的应用

液相色谱-质谱(LC-MS)联用是当今规模化蛋白质鉴定的主流技术。肽段在反相液相色谱(RPLC)中的保留时间主要是由肽段的理化性质和LC条件(固定相、流动相)决定的。可以通过分析肽段的理化性质,并量化它们对肽段色谱行为的影响来预测保留时间。预测结果可以用于帮助提高蛋白质鉴定的数量和可信度,也可用于肽段的翻译后修饰等研究。现在已有的保留时间预测算法主要有保留系数法和机器学习法两大类,得到的预测保留时间与实际保留时间相关系数可达到0.93。随着色谱和质谱技术的不断发展,肽段色谱行为的稳定性和重现性越来越好,保留时间预测结果也越来越准确。预测肽段保留时间将成为提高蛋白质鉴定结果的重要技术手段之一。     

依赖色谱保留时间的智能化选择反应监测质谱方法的建立及其初步应用

建立了依赖色谱保留时间的智能化选择反应监测质谱方法,并与非依赖色谱保留时间的智能化选择反应监测质谱分析方法对不同体系(牛血清白蛋白酶切物、6种标准蛋白质混合物酶切物、腾冲嗜热菌蛋白提取液酶切物)的分析结果进行了系统比较。结果表明,引入色谱保留时间后的智能化选择反应监测质谱方法能够显著提高肽段及蛋白质的鉴定量,并且在复杂体系（如腾冲嗜热菌蛋白提取液酶切物）中效果尤为明显,鉴定到的肽段及蛋白质的覆盖率可分别达到目标肽段和蛋白质数量的89.62%和92.41%,并且灵敏度高、重复性好,能够实现对质荷比相同但保留时间有差异的肽段的准确鉴定。该方法将在复杂生物样本目标蛋白质组高通量、高灵敏度的鉴定、验证和确认中发挥独特作用。     

中药方剂化学成分液质联用分析中标准质谱库的建立和应用

利用电喷雾离子化四级杆飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF)技术,以四物汤类方为例,建立了类方成分的液质联用分析质谱库。利用Masslynx工作站的Chromalynx模块的检索和与质谱库比较的功能,可以快速鉴定色谱图中各个色谱峰。此方法可应用于液质联用检测系统的谱库检测,提高了对类方成分鉴定的效率和可靠性。本质谱库共收录了液质联用条件下57个四物汤类方标准品的质谱信息,包括正负离子模式下各成分的保留时间、准分子离子峰及其碎片离子的精确质量数。该质谱库支持标准NIST谱图检索及比对方法,可自动完成总离子流色谱图中各色谱峰的识别、质谱图提取及鉴定。     

人血清内源性多肽无标记定量分析新策略

多肽组学(Pepti domics)以其在疾病标志物发现中所起的重要作用正受到越来越多的关注.然而,目前尚缺少针对多肽组学的高效定量方法.本文建立了一种基于纳升液相色谱与四极杆飞行时间质谱联用(μLC-Q-TOF-MS/MS)系统的色谱峰面积无标记多肽定量方法.该方法首先对两组样品中的多肽进行相对定量,然后选取相对量大于2或小于0.5的多肽,用纳升液相色谱与串联二级质谱(μLC-MS/MS)的选择性数据依赖模式(DDA)进行序列鉴定.将不同量标准样品牛血清白蛋白(BSA)酶解液加入到相同量的正常人血清样品中,然后用该方法进行定量分析,得到的定量结果平均相对偏差为6.42%.该方法分别被用于健康人血清与肝细胞癌(HCC)以及乳腺癌病人血清中内源性多肽的定量比较分析,并成功鉴定了血清中一些与HCC和乳腺癌相关的内源性多肽.由于Q-TOF-MS/MS的高分辨率和宽质量检测范围,价态高达+5和分子量超过4000的多肽也可被可靠地进行定性和定量分析.实验结果进一步表明在多肽组学分析中μLC-Q-TOF-MS/MS比传统的MALDI-TOF-MS具有更高的检测灵敏度.     

用反相液相色谱分离多肽时峰容量与色谱柱长度关系的研究

在蛋白质组学研究中,多肽混合物的有效分离对蛋白质鉴定和蛋白质之间相互作用的研究起着决定性的影响。基于此,用反相液相色谱研究了在两个不同长度的色谱柱上分离多肽混合物时色谱柱长度与峰容量的关系,同时考察了梯度洗脱时间对峰容量和峰宽的影响。实验结果表明,色谱柱长度对峰容量有显著的影响,而延长梯度洗脱时间不仅可以增加峰容量,而且可以增加峰宽。这说明用毛细管液相色谱 串联质谱联用方法对多肽混合物进行分离鉴定时,采用较长的色谱柱和较长的梯度洗脱时间有利于对更多的多肽进行分析鉴定。     

LC–IT–TOF MS法分析湖南黑茶中水溶性成分

建立了湖南黑茶中水溶性成分的液相色谱–离子阱串联飞行时间质谱(LC–IT–TOF MS)快速分离和确证方法。实验用90℃热水恒温提取湖南黑茶样品中水溶性成分,采用液相色谱–离子阱串联飞行时间质谱仪对其中的水溶性提取物进行分离测定。利用准确质量数匹配和自建质谱数据库检索,结合保留时间、多级质谱、特征碎片离子等信息,对湖南黑茶中的43种水溶性化合物的进行了初步确证。该法可得到黑茶独特滋味品质的特征成分,为湖南黑茶品质评价和质量控制提供了一种新的技术手段。     

基于深度学习的保留时间预测方法的研究进展及应用

在基于液相色谱-质谱联用的蛋白质组学研究中,肽段的保留时间作为有效区分不同肽段的特征参数,可以根据肽段自身的序列等信息对其进行预测。使用预测得到的保留时间辅助质谱数据鉴定肽段序列可以提高鉴定的准确性,因此对保留时间预测的工作一直受到领域内的广泛关注。传统的保留时间预测方法通常是根据氨基酸序列计算肽段的理化性质,进而计算肽段在特定色谱条件下的保留时间。近年来,深度学习方法取得了极大的进展,在蛋白质组学研究中发挥着越来越重要的作用。目前已发展出了多种基于深度学习的保留时间预测方法,与传统的保留时间预测方法相比有着更高的准确度,易于跨平台使用,并且能对修饰肽段的保留时间进行预测。但对某些复杂的修饰,如糖基化修饰等的预测结果还不够准确。如何进一步提高对修饰肽段预测的准确性是基于深度学习的保留时间预测方法的重要研究方向。这些预测的保留时间被应用于肽段鉴定的质量控制和方法评估,以及与预测的二级质谱谱图结合,建立模拟谱图库等方面。该文综述了深度学习方法在保留时间预测领域的最新研究进展以及应用成果,同时对其发展趋势和未来的应用方向进行了展望,以期为保留时间预测研究以及蛋白质组鉴定工作提供参考。     

用于N-连接完整糖肽鉴定的糖基化蛋白质组学数据处理方法最新研究亮点北大核心CSCD

蛋白质糖基化与疾病的发生发展密切相关,临床上使用的大多数肿瘤标志物是糖基化蛋白质。在组学层次上进行位点特异性糖型的分析对发现新型疾病标志物、提高基于蛋白质糖基化的精准医学研究水平等具有重要作用。色谱-质谱联用技术在糖蛋白的分离分析研究中得到了广泛的应用。基于液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)的完整糖肽鉴定已成为研究蛋白质上位点特异性糖链修饰的主要手段,其主要优势在于分析过程中可以同时揭示蛋白位点与糖链修饰的信息,从而在组学层次实现规模化的蛋白糖基化分析。     

Edman降解中异硫氰酸苯酯新修饰位点的发现和验证

Edman降解是最早建立的一种用于多肽和蛋白质氨基端测序的方法,该方法现在仍被广泛用于生物化学领域。随着高通量蛋白质组学技术的发展和应用,该方法中的异硫氰酸苯酯反应被用于修饰蛋白质氨基端,并用于检测蛋白质水解位点。但还没有异硫氰酸苯酯是否可以修饰其他氨基酸侧链并影响多肽序列分析的研究。为了探究其修饰其他氨基酸的可能性,本文利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）研究了异硫氰酸苯酯对一个模型肽的化学修饰。质谱数据解析后发现在高浓度异硫氰酸苯酯的反应条件下,组氨酸上可以引入一个新的异硫氰酸苯酯修饰位点。这一修饰位点的发现预示着通过改变实验条件或分析方法,可以更准确地利用Edman降解和蛋白质组学技术分析多肽和蛋白质。     

蛋白质组质谱分析中基于串并联支持向量机的肽段色谱保留时间预测方法

基于质谱的大规模蛋白质鉴定中,在线液相色谱分离发挥了重要作用。色谱保留时间(retention time,RT)是肽段鉴定和定量的重要信息。由于整个色谱分析运行时间中,流动相中的有机相采用了非线性浓度曲线以及样品中肽段之间的相互影响等因素,基于肽段序列的RT预测还存在精度不高、模型推广性能差等问题。本文提出了一种基于串并联支持向量机(serial and parallel support vector machine,SP-SVM)的RT预测方法,能够表征洗脱过程中有机相浓度的非线性变化和肽段之间的相互影响,显著提高了肽段保留时间预测的精度。利用复杂样本数据集验证结果表明,预测RT和实验RT之间的决定系数达到了0.95,超过95%的鉴定肽段的RT预测误差范围小于总运行时间的20%,超过70%的鉴定肽段的RT预测误差范围小于总运行时间的10%。本文提出的模型的性能达到了目前已知的最好水平。     

Current status of retention time prediction in metabolite identification

Metabolite identification is a crucial step in nontargeted metabolomics, but also represents one of its current bottlenecks. Accurate identifications are required for correct biological interpretation. To date, annotation and identification are usually based on the use of accurate mass search or tandem mass spectrometry analysis, but neglect orthogonal information such as retention times obtained by chromatographic separation. While several tools are available for the analysis and prediction of tandem mass spectrometry data, prediction of retention times for metabolite identification are not widespread. Here, we review the current state of retention time prediction in liquid chromatography–mass spectrometry‐based metabolomics, with a focus on publications published after 2010.     

反相高效液相色谱/基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 分离鉴定螺蛳血管紧张素转换酶抑制肽

运用反相高效液相色谱(RP-HPLC)对酶解螺蛳腹足肌得到的血管紧张素转换酶(ACE)抑制肽进行两步分离提纯,第一步主要得到8个组分;选取其中活性最高的组分进一步分离,得到2个组分,其中活性较高组分的ACE半抑制浓度为43.5 μmol/L,基本为单一肽组分。对提纯的组分分别使用高效液相色谱/电喷雾离子质谱法(HPLC/ESI-MS)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI-TOF MS)进行分析,同时结合氨基酸组成分析结果,最终得到的肽链一级结构为Lys-Glu-Ile-Trp(KEIW),符合已知的高活性ACE抑制肽的结构规律。经过对两种方法分析过程的比较,认为ESI-MS可以得到多方面的信息,但无法确定肽的序列;MALDI-TOF MS可以得到精确的二级质谱图(m/z精确至0.0001),从而可以得到确定的肽的序列。     

Visualization and application of amino acid retention coefficients obtained from modeling of peptide retention

We introduce a method for data inspection in liquid separations of peptides using amino acid retention coefficients and their relative change across experiments. Our method allows for the direct comparison between actual experimental conditions, regardless of sample content and without the use of internal standards. The modeling uses linear regression of peptide retention time as a function of amino acid composition. We demonstrate the pH dependency of the model in a control experiment where the pH of the mobile phase was changed in controlled way. We introduce a score to identify the false discovery rate on peptide spectrum match level that corresponds to the set of most robust models, i.e. to maximize the shared agreement between experiments. We demonstrate the method utility in reversed‐phase liquid chromatography using 24 datasets with minimal peptide overlap. We apply our method on datasets obtained from a public repository representing various separation designs, including one‐dimensional reversed‐phase liquid chromatography followed by tandem mass spectrometry, and two‐dimensional online strong cation exchange coupled to reversed‐phase liquid chromatography followed by tandem mass spectrometry, and highlight new insights. Our method provides a simple yet powerful way to inspect data quality, in particular for multidimensional separations, improving comparability of data at no additional experimental cost.     

液相色谱-质谱联用在兴奋剂检测中的应用及进展

液相色谱-质谱联用技术已越来越广泛地应用在兴奋剂的检测中,其中包括对各类小分子兴奋剂和肽类激素等的检测。本文综述了近年来液相色谱-质谱联用在兴奋剂检测中的筛选、确证和定量方面的应用及进展情况,并讨论了相关的检测标准。     

超高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱分析黄酮类化合物及小毛茛茎叶的成分

为了探索液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术在快速识别中药及天然产物成分中的应用,以黄酮对照品为研究前体,药用植物小毛茛为研究对象,采用超高效液相色谱/二极管阵列检测器-电喷雾四极杆串联飞行时间质谱(UPLC/DAD-ESI/Q-TOF MS)分析了黄酮类化合物同系物及同分异构体的色谱、质谱特性。结果显示:黄酮氧苷和黄酮碳苷的紫外吸收光谱及二级质谱具有显著性差异,糖苷化位置同保留时间、二级质谱碎片及相对丰度具有相关性。将该方法应用于小毛茛茎叶醇提液的分析,结合其酸水解液的分析,解析了22个黄酮醇糖苷和3个苷元。方法简便,具有可操作性。     

Confirmatory and quantitative analysis using experimental design for the extraction and liquid chromatography-UV, liquid chromatography-mass spectrometry and liquid chromatography-mass spectrometry/mass spectrometry determination of quinolones in turkey muscle

The aim of this work is to established methods for determination of quinolones (ciprofloxacin, danofloxacin, enrofloxacin, difloxacin and flumequine), regulated by European Union, and sarafloxacin in turkey muscle. An experimental design has been applied for the optimization of the factors that influence the extraction of quinolones from turkey muscle in order to determine the experimental conditions for their extraction with high recoveries. Liquid chromatography with ultraviolet detection (LC-UV), liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) have been used for the simultaneous quantification of quinolones antibiotics in turkey muscle. The proposed methods have been validated according to the Food Drugs Administration guideline and presents the limit of quantification below the maximum residue limits established by the European Union for quinolones in turkey muscle. The methods developed have been applied to quantification of enrofloxacin and its main metabolite ciprofloxacin in samples of turkey muscle obtained from animals treated with enrofloxacin.